सर्वो, स्टेपर और आवृत्ति रूपांतरण के तीन मुख्य नियंत्रण बिंदुओं की विस्तृत व्याख्या!

औद्योगिक रोबोट के परिधीय गति नियंत्रण भाग में मुख्य रूप से तीन भाग शामिल हैं: सर्वो नियंत्रण, स्टेपर नियंत्रण और आवृत्ति रूपांतरण नियंत्रण। आइए इन नियंत्रण बिंदुओं का एक-एक करके उत्तर दें।
सर्वो नियंत्रण
1, एसी सर्वो मोटर्स का कार्य सिद्धांत
सर्वो मोटर के अंदर रोटर एक स्थायी चुंबक है, और चालक द्वारा नियंत्रित यू/वी/डब्ल्यू तीन-चरण बिजली एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र बनाती है। रोटर इस चुंबकीय क्षेत्र की क्रिया के तहत घूमता है। उसी समय, मोटर का अंतर्निर्मित एनकोडर ड्राइवर को सिग्नल का फीडबैक देता है, और ड्राइवर रोटर रोटेशन कोण को समायोजित करने के लिए फीडबैक मान की तुलना लक्ष्य मान से करता है। सर्वो मोटर की सटीकता एनकोडर की सटीकता (लाइनों की संख्या) द्वारा निर्धारित की जाती है।
2, सर्वो प्रणालियों की संरचना और वर्गीकरण
संघटन:
सर्वो प्रणाली नियंत्रण प्रणालियों के लिए एक सामान्य शब्द है जो नियंत्रण चर के रूप में स्थिति और कोण का उपयोग करती है। वे प्रणालियाँ जो स्थिति और कोण से संबंधित हैं, जैसे वेग, कोणीय वेग, त्वरण और बल, भी सर्वो प्रणाली में शामिल हैं।
वर्गीकरण:
1. नियंत्रण संरचना द्वारा वर्गीकृत: ओपन-लूप और बंद-लूप।
2. ड्राइविंग घटकों द्वारा वर्गीकृत:
एक। स्टेपर मोटर सर्वो प्रणाली।
बी। डीसी मोटर सर्वो प्रणाली।
सी। एसी मोटर सर्वो प्रणाली।
3, सर्वो मोटर्स (एसी) की विशेषताएं
1 उच्च स्थिति सटीकता, साधारण सर्वो मोटरें 0.036 डिग्री तक पहुंच सकती हैं
2 त्वरित प्रतिक्रिया समय.
3 नियंत्रण सुविधाजनक और लचीला है, और नियंत्रण प्रणाली को लागू करना आसान है।
4 कई मॉडल उपलब्ध हैं, और विभिन्न अनुप्रयोग परिवेशों के अनुसार विभिन्न प्रकारों का चयन किया जा सकता है।
5 पूर्ण बंद-लूप नियंत्रण प्रदान करें, जो समय पर ऑपरेशन की स्थिति की निगरानी कर सकता है और उचित समायोजन और परिवर्तन कर सकता है।
4, सर्वो प्रणाली संरचना

5, सर्वो नियंत्रण के लिए चयन चरण
1. यांत्रिक विनिर्देश, भार, कठोरता और अन्य पैरामीटर निर्धारित करें।
2. कार्रवाई मापदंडों की पुष्टि करें, जैसे गति की गति, स्ट्रोक, त्वरण और मंदी का समय, चक्र, सटीकता, आदि।
3. मोटर जड़त्व, भार जड़त्व, मोटर अक्ष रूपांतरण जड़त्व और रोटर जड़त्व का चयन करें।
4. मोटर रोटेशन गति का चयन करें।
5. मोटर के रेटेड टॉर्क का चयन करें। लोड टॉर्क, त्वरण और मंदी टॉर्क, तात्कालिक अधिकतम टॉर्क और वास्तविक टॉर्क।
6. मोटर की यांत्रिक स्थिति रिज़ॉल्यूशन का चयन करें।
7. उपरोक्त के आधार पर मोटर मॉडल का चयन करें।
6, सर्वो नियंत्रण का अनुप्रयोग

कदम नियंत्रण
1, स्टेपर मोटर्स का कार्य सिद्धांत
स्टेपर मोटर एक एक्चुएटर है जो विद्युत दालों को कोणीय विस्थापन में परिवर्तित करता है। जब स्टेपर ड्राइवर को पल्स सिग्नल प्राप्त होता है, तो यह स्टेपर मोटर को निर्धारित दिशा में एक निश्चित कोण (जिसे "स्टेप एंगल" कहा जाता है) में घुमाने के लिए चलाता है, और इसका रोटेशन एक निश्चित कोण पर चरण दर चरण चलता है। सटीक स्थिति प्राप्त करने के लिए दालों की संख्या को नियंत्रित करके कोणीय विस्थापन को नियंत्रित किया जा सकता है; साथ ही, पल्स आवृत्ति को नियंत्रित करके मोटर रोटेशन की गति और त्वरण को नियंत्रित किया जा सकता है, जिससे गति विनियमन के लक्ष्य को प्राप्त किया जा सकता है। स्टेपर मोटर्स को नियंत्रण उद्देश्यों के लिए एक विशेष प्रकार की मोटर के रूप में उपयोग किया जा सकता है, और कोई संचित त्रुटि (100% की सटीकता) की उनकी विशेषता के कारण विभिन्न ओपन-लूप नियंत्रणों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

2, स्टेपर मोटर्स का वर्गीकरण
आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले स्टेपर मोटर्स में अब प्रतिक्रियाशील स्टेपर मोटर्स (वीआर), स्थायी चुंबक स्टेपर मोटर्स (पीएम), हाइब्रिड स्टेपर मोटर्स (एचबी), और एकल-चरण स्टेपर मोटर्स शामिल हैं।
स्थायी चुंबक स्टेपर मोटर आम तौर पर दो-चरण वाले होते हैं, जिनमें छोटे टॉर्क और वॉल्यूम होते हैं, और स्टेप कोण आमतौर पर 7.5 डिग्री या 15 डिग्री होता है;
रिएक्टिव स्टेपर मोटर्स आम तौर पर तीन-चरण वाले होते हैं और उच्च टॉर्क आउटपुट प्राप्त कर सकते हैं। स्टेपर कोण आम तौर पर 1.5 डिग्री होता है, लेकिन शोर और कंपन दोनों महत्वपूर्ण हैं। प्रतिक्रियाशील स्टेपर मोटर का रोटर चुंबकीय सर्किट नरम चुंबकीय सामग्री से बना होता है, और स्टेटर पर मल्टीफ़ेज़ उत्तेजना वाइंडिंग होती है, जो चुंबकीय चालकता में परिवर्तन का उपयोग करके टॉर्क उत्पन्न करती है।
हाइब्रिड स्टेपर मोटर स्थायी चुंबक और प्रतिक्रियाशील मोटर के फायदों के संयोजन को संदर्भित करता है। इसे दो चरणों और पाँच चरणों में विभाजित किया गया है: दो चरणों का चरण कोण आम तौर पर 1.8 डिग्री होता है, जबकि पाँच चरणों का चरण कोण आम तौर पर 0.72 डिग्री होता है। इस प्रकार की स्टेपर मोटर का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है।
3, स्टेपर मोटर प्रणाली

1. स्टेपर मोटर्स के स्थिर संकेतकों के लिए शब्दावली
एक। चरण संख्या: उत्तेजना कुंडलियों के जोड़े की संख्या जो विभिन्न एन और एस चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं। आमतौर पर एमबी बीट गिनती द्वारा दर्शाया जाता है: चुंबकीय क्षेत्र में आवधिक परिवर्तन को पूरा करने के लिए आवश्यक दालों या प्रवाहकीय स्थिति की संख्या को एन द्वारा दर्शाया जाता है, या टूथ पिच कोण के माध्यम से घूमने के लिए मोटर के लिए आवश्यक दालों की संख्या को संदर्भित करता है।
सी। चरण कोण: एक पल्स सिग्नल के अनुरूप, मोटर रोटर रोटेशन के कोण को स्थानांतरित किया जाता है θ प्रतिनिधित्व करता है।
डी। पोजिशनिंग टॉर्क: जब मोटर चालू नहीं होती है तो मोटर रोटर का लॉकिंग टॉर्क (चुंबकीय क्षेत्र में दांत के आकार में हार्मोनिक्स और यांत्रिक त्रुटियों के कारण) होता है।
इ। स्थैतिक टॉर्क: मोटर शाफ्ट का लॉकिंग टॉर्क जब मोटर रेटेड स्थैतिक विद्युत क्रिया के तहत नहीं घूमता है।
2. स्टेपर मोटर्स के गतिशील संकेतक और शब्दावली
एक। चरण कोण सटीकता: स्टेपर मोटर की प्रत्येक क्रांति के लिए चरण कोण के वास्तविक मान और सैद्धांतिक मान के बीच की त्रुटि।
बी। चरण हानि: संचालन के दौरान मोटर द्वारा उठाए गए चरणों की संख्या, जो चरणों की सैद्धांतिक संख्या के बराबर नहीं है। इसे कहते हैं कदम हारना.
सी। मिसलिग्न्मेंट कोण: वह कोण जिस पर रोटर दांत की धुरी स्टेटर दांत की धुरी से ऑफसेट होती है।
डी। अधिकतम नो-लोड शुरुआती आवृत्ति: अधिकतम आवृत्ति जिस पर एक मोटर एक निश्चित ड्राइविंग फॉर्म, वोल्टेज और रेटेड करंट के तहत बिना लोड के सीधे शुरू हो सकती है।
इ। अधिकतम नो-लोड ऑपरेटिंग आवृत्ति: एक निश्चित ड्राइविंग फॉर्म, वोल्टेज और रेटेड करंट के तहत लोड के बिना मोटर की अधिकतम गति आवृत्ति।
एफ। ऑपरेटिंग टॉर्क फ़्रीक्वेंसी विशेषता: कुछ परीक्षण स्थितियों के तहत ऑपरेशन के दौरान मोटर द्वारा मापी गई आउटपुट टॉर्क और फ़्रीक्वेंसी के बीच संबंध के वक्र को ऑपरेटिंग टॉर्क फ़्रीक्वेंसी विशेषता कहा जाता है।
4, स्टेपर मोटर चयन
1. स्टेप एंगल का चयन: मोटर का स्टेप एंगल लोड सटीकता की आवश्यकताओं पर निर्भर करता है।
2. स्थिर टॉर्क का चयन: स्थिर टॉर्क का चयन मोटर के कार्य भार पर आधारित होता है। सामान्यतः, स्थैतिक बलाघूर्ण घर्षण भार के 2-3 गुना के भीतर होना चाहिए।
3. करंट का चयन: विभिन्न करंट मापदंडों के कारण, ऑपरेटिंग विशेषताएँ बहुत भिन्न होती हैं। मोटर की धारा को टॉर्क आवृत्ति विशेषता वक्र के आधार पर निर्धारित किया जा सकता है।

5, स्टेपर मोटर्स की कुछ विशेषताएं
1. सामान्य स्टेपर मोटर की सटीकता स्टेप कोण की 3-5% होती है और जमा नहीं होती है।
स्टेपर मोटर की सतह पर अधिकतम स्वीकार्य तापमान आम तौर पर 130 डिग्री सेल्सियस से ऊपर होता है।
गति बढ़ने पर स्टेपर मोटर का टॉर्क कम हो जाएगा।
4. स्टेपर मोटर सामान्य रूप से कम गति पर काम कर सकती है, लेकिन यदि यह एक निश्चित गति से अधिक हो जाती है, तो यह शुरू नहीं हो सकती है और इसके साथ सीटी की आवाज भी आती है।
5. स्टेपर मोटर्स का उपयोग कम गति वाली स्थितियों में किया जाना चाहिए - गति 1000 चक्कर प्रति मिनट से अधिक नहीं होनी चाहिए।

VI दो प्रकार की मोटरों के बीच प्रदर्शन की तुलना
1. विभिन्न नियंत्रण सटीकता
पांच चरण हाइब्रिड स्टेपर मोटर का स्टेप कोण आम तौर पर {{0}}.72 डिग्री और 0.36 डिग्री होता है। एसी सर्वो मोटर की नियंत्रण सटीकता की गारंटी मोटर शाफ्ट के पीछे के छोर पर रोटरी एनकोडर द्वारा की जाती है। मानक 2500 लाइन एनकोडर वाली मोटर के लिए, इसका पल्स समतुल्य 360 डिग्री /10000=0.036 डिग्री है, और सर्वो मोटर की सटीकता स्टेपर मोटर की तुलना में अधिक है।
2. विभिन्न कम-आवृत्ति विशेषताएँ
स्टेपर मोटर्स कम गति पर कम आवृत्ति कंपन से ग्रस्त हैं। एसी सर्वो मोटर बहुत सुचारू रूप से चलती है, और कम गति पर भी कोई कंपन नहीं होता है।

3. विभिन्न अधिभार क्षमताएं
स्टेपर मोटर्स में आम तौर पर अधिभार क्षमता नहीं होती है। एसी सर्वो मोटर्स में मजबूत अधिभार क्षमता होती है।
4. विभिन्न परिचालन प्रदर्शन
स्टेपर मोटर का नियंत्रण ओपन-लूप नियंत्रण है। यदि शुरुआती आवृत्ति बहुत अधिक है या लोड बहुत बड़ा है, तो चरण हानि या रोटर रुकावट का कारण बनना आसान है। यदि रुकते समय गति बहुत अधिक है, तो ओवरशूट का कारण बनना आसान है। एसी सर्वो ड्राइव सिस्टम बंद-लूप नियंत्रण है, और ड्राइवर सीधे मोटर एनकोडर के फीडबैक सिग्नल का नमूना ले सकता है। स्थिति और गति लूप की आंतरिक संरचना आम तौर पर स्टेपर मोटर के चरण हानि या ओवरशूट का कारण नहीं बनती है, और नियंत्रण प्रदर्शन अधिक विश्वसनीय होता है।
5. विभिन्न गति प्रतिक्रिया प्रदर्शन
एक स्टेपर मोटर को आराम से काम करने की गति (आमतौर पर प्रति मिनट कई सौ चक्कर) तक पहुंचने में 200-400 मिलीसेकंड का समय लगता है। एसी सर्वो प्रणाली का त्वरण प्रदर्शन अच्छा है। उदाहरण के तौर पर पैनासोनिक MSMA 400W AC सर्वो मोटर को लेते हुए, इसे स्थिर गति से 3000RPM की रेटेड गति तक पहुंचने में केवल कुछ मिलीसेकंड लगते हैं, और इसका उपयोग उन नियंत्रण स्थितियों में किया जा सकता है जिनके लिए तेज़ स्टार्ट स्टॉप की आवश्यकता होती है
6. विभिन्न टोक़ आवृत्ति विशेषताएँ
स्टेपर मोटर का आउटपुट टॉर्क बढ़ती गति के साथ घटता जाता है और उच्च गति पर तेजी से घटता जाता है। एसी सर्वो मोटर एक निरंतर टॉर्क उत्पन्न करता है।
संक्षेप में, एसी सर्वो सिस्टम कई प्रदर्शन पहलुओं में स्टेपर मोटर्स से बेहतर प्रदर्शन करता है। लेकिन कुछ कम मांग वाली स्थितियों में, स्टेपर मोटर्स का उपयोग अक्सर कार्यकारी मोटर्स के रूप में किया जाता है। इसलिए, नियंत्रण प्रणाली की डिजाइन प्रक्रिया में, नियंत्रण आवश्यकताओं और लागत जैसे कई कारकों पर व्यापक रूप से विचार किया जाना चाहिए, और उचित नियंत्रण मोटर्स का चयन किया जाना चाहिए।

परिवर्तनीय आवृत्ति नियंत्रण
1, जनरल मोटर्स का परिचय
तीन-चरण स्क्विरल केज एसी मोटर इंडक्शन मोटर का सबसे सामान्य प्रकार है, और इसकी संरचना और विशेषताएं इस प्रकार हैं:

感应电机的构造示意图

मोटर निर्माण का योजनाबद्ध आरेख

2, आवृत्ति कनवर्टर्स के सिद्धांत और संरचना
फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर एक नियंत्रण उपकरण है जो एसी मोटर की गति को आसानी से और स्वतंत्र रूप से बदल सकता है। एसी मोटर की स्पीड बदलने की विधि इस प्रकार है।
आवृत्ति कनवर्टर एसी मोटर बिजली आपूर्ति की आवृत्ति को बदलकर गति विनियमन प्राप्त करता है:

变频器的构成如下:

1. कनवर्टर (सुधारक)
डायोड ब्रिज रेक्टिफायर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, जो बिजली आवृत्ति बिजली आपूर्ति को डीसी बिजली आपूर्ति में परिवर्तित करता है। ट्रांजिस्टर इनवर्टर के दो सेटों का उपयोग एक प्रतिवर्ती इन्वर्टर बनाने के लिए भी किया जा सकता है, जो अपनी प्रतिवर्ती शक्ति दिशा के कारण पुनर्योजी संचालन कर सकता है।
2. फ्लैट वेव सर्किट
रेक्टिफायर के रेक्टिफाइड डीसी वोल्टेज में, बिजली आपूर्ति की आवृत्ति का 6 गुना स्पंदित वोल्टेज होता है, और इन्वर्टर द्वारा उत्पन्न स्पंदित धारा भी डीसी वोल्टेज में परिवर्तन का कारण बनती है। वोल्टेज के उतार-चढ़ाव को दबाने के लिए, स्पंदित वोल्टेज (करंट) को अवशोषित करने के लिए इंडक्टर्स और कैपेसिटर का उपयोग किया जाता है। जब डिवाइस की क्षमता छोटी होती है, यदि बिजली आपूर्ति और मुख्य सर्किट से बने घटकों में मार्जिन होता है, तो इंडक्शन को छोड़ा जा सकता है और एक साधारण फ्लैट वेव सर्किट का उपयोग किया जा सकता है।
3. इन्वर्टर
रेक्टिफायर के विपरीत, इनवर्टर आवश्यक आवृत्ति पर डीसी पावर को एसी पावर में परिवर्तित करते हैं, जिससे छह स्विचिंग डिवाइस पूर्व निर्धारित समय के लिए संचालित और बंद हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप 3- चरण एसी आउटपुट होता है।
4. ब्रेकिंग सर्किट
जब पुनर्योजी ब्रेकिंग क्षेत्र (नकारात्मक स्लिप दर के साथ) में एक अतुल्यकालिक मोटर का उपयोग किया जाता है, तो पुनर्योजी ऊर्जा फ्लैट वेव सर्किट कैपेसिटर में संग्रहीत होती है, जिससे डीसी वोल्टेज बढ़ जाता है। सामान्यतया, एक यांत्रिक प्रणाली (इलेक्ट्रिक मोटर सहित) की जड़ता द्वारा संचित ऊर्जा एक संधारित्र द्वारा संग्रहीत ऊर्जा से अधिक होती है। जब तीव्र ब्रेकिंग की आवश्यकता होती है, तो डीसी सर्किट वोल्टेज को बढ़ने से रोकने के लिए, बिजली की आपूर्ति को फीडबैक प्रदान करने या पुनर्योजी शक्ति का उपभोग करने के लिए ब्रेकिंग सर्किट (स्विच और अवरोधक) स्थापित करने के लिए एक प्रतिवर्ती इन्वर्टर का उपयोग किया जा सकता है।
3, आवृत्ति कन्वर्टर्स का अनुप्रयोग उद्देश्य और उद्देश्य
फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर और एसी मोटर से बनी परिवर्तनीय गति ड्राइव को फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर ड्राइव कहा जाता है, और इसके कार्यात्मक उद्देश्य इस प्रकार हैं। उनमें परस्पर सहसंबंध हो सकते हैं, परंतु वास्तव में कोई स्पष्ट वर्गीकरण नहीं है। यह तालिका केवल संदर्भ के लिए है.